摘要:基于水流(liú)量标準裝置計(ji)算機控制系統(tǒng)，研究開發金屬(shu)管浮子流量計(jì) 的性能測試與(yu)檢定實驗。硬件(jian)采用數字量采(cai)集卡7505、脈沖❄️量采(cai)集卡7606,對流量标(biāo)準裝置.上各種(zhǒng)信号進行控制(zhì)，并實時采👈集測(cè)試、檢👨‍❤️‍👨定數據。通(tong)過軟件編程，對(dui)測試、檢👌定結果(guo)進行數據處理(li)、曲線拟🐉合。實驗(yàn)表明，實驗者運(yùn)🚩用所學流體力(li)學、檢測技術、誤(wu)🈲差理論等方面(miàn)的知識，對金屬(shu)管浮子流量計(ji)進行性能測試(shì)🍓、檢定、誤差計算(suàn);并通過實驗掌(zhang)🤟握三次曲線拟(nǐ)合在浮子流量(liàng)計非線性特性(xìng)處理上的應用(yòng)。
流量的正确測(ce)量與國民經濟(jì)、國防建設、科學(xue)研究等諸多領(lǐng)域有着密切關(guān)系,對保證産品(pin)質量、提高生産(chan)⚽效率、促進科學(xué)技術的發展起(qi)着非常重要的(de)作用。随着經濟(ji)的快速發展,對(dui)完成流量測量(liàng)的流量計提出(chū)了更高的要求(qiú)。因此,本實驗室(shì)研究開發了基(jī)于計算機的金(jīn)屬管💃🏻浮子流量(liang)計檢定實驗系(xì)統,實現了對金(jīn)屬管浮子流量(liàng)計的性能測試(shi)和檢定,達到了(le)金屬管🌂浮子流(liú)✉️量計在實際應(ying)用中的正确定(ding)位的目的。
1計算(suan)機控制系統的(de)構成
　　水流量标(biao)準裝置計算機(ji)控制系統舊由(you)計算機、高位水(shuǐ)塔、流量實驗裝(zhuāng)置、被檢表(金屬(shu)管浮子流量計(jì))等組成。水💜流量(liàng)🐅标準裝置計算(suan)機控制系統結(jié)構圖如圖1所示(shi)。
 
通觀整個控制(zhi)系統,得知:
　　計算(suàn)機通過數字量(liang)采集卡7505完成電(dian)磁閥的開/關信(xin)号、換向器的開(kāi)/關信号及底閥(fá)的開/關信号控(kong)制，标👅準表的脈(mo)沖信号通💰過7606采(cai)集卡采人計算(suàn)，電子秤讀數信(xin)号通過RS232串行通(tong)訊接口與計算(suan)機🤞進行通訊。3]通(tōng)過軟件編程,[45]對(duì)檢定測試結果(guǒ)💛進行數據處理(li)、線性拟合等。
　　高(gāo)位水塔起穩定(ding)水頭作用,保證(zhèng)整個實驗過程(chéng)的流量穩定。标(biāo)💜準表和被檢表(biǎo)串聯在實驗管(guǎn)路中,根據流體(ti)流動連續性原(yuán)理，在定常流動(dòng)下,流過它們的(de)流量是相等的(de)。經标準砝碼調(diào)校電子秤可使(shi)其精度比标準(zhǔn)表精度高出3倍(bei),因此用稱重法(fǎ)檢定标✨準表,然(rán)後再用标準表(biǎo)檢定被校表。用(yòng)稱重法檢定❄️儀(yí)表朔源性好,但(dan)工作效率低,故(gù)-一般實驗用🔆标(biāo)準表進行,并定(ding)期對标準表進(jin)行檢定🔞。
2水流量(liang)标準裝置
　　實驗(yàn)裝置結構圖如(ru)圖2所示:
 
　　工作過(guò)程:用水泵将水(shui)池中的水打入(rù)水塔,在整個實(shí)驗過程中使水(shui)塔處于溢流狀(zhuàng)态，以保證系統(tong)的壓頭不變。待(dai)水☔流穩定後🌍,打(dǎ)開截止閥,水通(tōng)過标準表、上遊(you)直管段、被檢流(liu)量計、下遊直管(guǎn)段、夾表器、調節(jiē)閥、換向器,流出(chu)實驗管路。
3金屬(shu)管浮子流量計(ji)檢定實驗研究(jiū)
　　浮子流量傳感(gǎn)器又稱轉子流(liú)量傳感器。本實(shí)驗室💋用到的被(bèi)檢定浮子流量(liàng)計是金屬管浮(fu)子流量計,而金(jīn)屬管浮子👣流量(liàng)計的檢定實驗(yàn)是流量檢測技(ji)術實驗的重點(diǎn)，也是本控制系(xi)♊統設計的重點(dian)。
　　金屬管浮子流(liu)量計引入計算(suan)機技術取代凸(tū)輪機械💁結構❌進(jìn)🔴行🌏流量計算,将(jiang)流量信号通過(guo)傳感器、轉換器(qì)由數字液晶顯(xian)示出來，并通過(guò)鍵盤置人密度(du)、溫度、壓力等工(gong)況參數,具有智(zhì)⭐能化、高精度、使(shi)用方便、工作可(kě)靠等特點。
　　流量(liang)傳感器是将非(fēi)電量的流量信(xin)号轉化爲電量(liang)信💃号的㊙️感✂️應🏃‍♀️裝(zhuang)置,金屬管轉子(zi)流量計輸出的(de)則是電壓❓信号(hao)。由于其流量-電(dian)壓特性有較強(qiáng)的非線性,常用(yong)最小二乘法對(duì)其進行三次曲(qǔ)線💋拟合。
3.1實驗原(yuan)理
　　金屬管浮子(zi)流量計管體由(yóu)錐管和浮子組(zǔ)成,當流體自♋下(xià)而上流人錐管(guan)時,被浮子節流(liú),當流體作用🙇‍♀️在(zài)浮⭕子的㊙️動壓👅力(li)、浮㊙️子在流體中(zhōng)的浮力、浮子的(de)重力達到平衡(héng)時，浮子就平穩(wěn)地🔞浮在錐管内(nei)某-位置✏️上。浮子(zi)在錐管中的位(wei)置與流體流經(jīng)錐管流量的🔴大(dà)小一對應。其浮(fu)子位置✨高度是(shi)由角位移傳感(gǎn)器檢測并轉換(huan)成電壓信号。因(yin)此,某一個流量(liàng)點Q對應一個電(diàn)壓值,實驗要求(qiú)在🙇‍♀️各流量點下(xià)正反行程各進(jìn)行3次實驗,将其(qi)平✉️均值作爲輸(shu)出電壓V。用實驗(yàn)數據拟合出Q~Vo的(de)關系式，再次進(jìn)流⛱️量檢定實驗(yàn),以驗證🛀🏻拟合公(gong)式的拟合精度(dù)。
3.2金屬管浮子流(liú)量計性能測試(shi)
　　在浮子流量計(ji)的流量範圍内(nei)選擇6~7個流量點(dian)(最好是均勻🌈分(fen)布的,且由标準(zhǔn)渦輪流量計讀(dú)取),調節閥廣]達(dá)♉到所要求的流(liú)量值點Q(瞬時流(liu)量m'/h),測出與流量(liang)點Q對應的浮子(zi)輸出電壓V(從浮(fú)子的液晶顯示(shì)上讀得)。
從小流(liu)量向大流量測(ce)量稱正行程,反(fan)之稱反行程。正(zhèng)☀️反行程各3次,當(dang)測量數據全部(bù)測量完成時,計(jì)算機自動将各(ge)流量點的電壓(yā)平均值V計算出(chu)來。
3.3拟合曲線Q~V0
　　根(gen)據圖3檢定測試(shì)的數據，在圖3窗(chuang)口按[報台計算(suàn)機自動完成用(yong)最小二乘法拟(nǐ)合3次曲線91(實質(zhi)爲:若拟合n次曲(qǔ)線,則n+1個待定系(xì)數,需解n+1元一次(cì)線性方程組,此(cǐ)程序用高斯消(xiao)去法求解),求❤️得(de)浮子電壓一流(liu)量特性曲線如(ru)圖4,并得出拟合(hé)公式。
 
3.4金屬管浮(fu)子流量計的檢(jian)定
　　再次選定5~6個(ge)流量點進行測(ce)試,将這些點的(de)浮子流量計的(de)輸出電壓代人(rén)拟合公式,計算(suan)出通過浮子的(de)流量。金屬管浮(fú)子🚩流量計的檢(jian)定計算結果如(ru)圖5所示。在圖5中(zhong)，渦🈲輪流量㊙️是指(zhi)标準表流量，拟(ni)合曲線流量指(zhǐ)将🌂浮子電壓帶(dai)人3次拟合曲線(xian)公📱式後計算🌈得(dé)到的浮子流量(liang)計的流量。
　　将浮(fu)子流量計的流(liu)量Q與标準表測(ce)得的流量Qo帶人(ren)計算滿♊度誤差(chà)[10公式(2),進而求得(de)對應的滿度誤(wù)差E,并找出最大(da)滿度‼️誤差Emax。
 
4結語(yǔ)
　　随着計算機技(jì)術的飛速發展(zhǎn),高等教育的深(shēn)化改革,教學質(zhì)量的不斷提高(gāo),原有的實驗設(she)備就顯得落後(hou)了。在原有的高(gao)🌈位水塔的基礎(chu)上,對實驗設備(bèi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻進行了改造和(he)擴建。除了保留(liu)稱重顯示儀以(yǐ)獲取電子秤的(de)讀數,其餘工作(zuo)如定時、控制換(huàn)向器動作、控制(zhi)底閥開👉關、脈沖(chòng)計數等都由計(jì)算機完成。實驗(yàn)🏃中做到實時控(kòng)制、實時采集數(shù)據,并及時對數(shu)據進行相應的(de)計算、處理。用一(yī)台計算機取代(dài)了原來繁多的(de)儀器儀表,這使(shǐ)得系統的整體(ti)結構趨于簡單(dān),自動化程度更(gèng)高,實驗✍️手段更(gèng)加先進,激發了(le)學生的學習興(xing)趣。學生通過實(shí)驗過程，不僅對(dui)這門]課加📧深了(le)理解,而且對本(ben)專業其他課加(jia)以應用;拓寬了(le)📱知識📱面,感受到(dào)了計算機控制(zhi)系統在流量測(cè)量領域中的實(shi)☎️際應用。同時，基(jī)于計算機的金(jin)屬管浮子流量(liàng)計檢定實驗系(xi)統的建成，爲自(zì)📐動化專業以及(ji)從事流量測量(liàng)方面的研究人(rén)員提供了一個(ge)良好的實驗平(ping)台。

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